PCI采集卡原理和程序

PM-512 高精度模入接口卡技术说明书

1. 概述

PM-512高精度模入接口卡适用于提供了PC104 总线的嵌入式微机。其操作系统可选用经典的MS-DOS 或目前流行的 Windows 系列等多种操作系统。

PM-512高精度模入接口卡安装使用简便、功能齐全。其A/D 转换启动方式可以选用程控频率触发、程控单步触发、外部TTL信号触发以及外部时钟同步触发等多种方式。A/D转换后的数据结果通过先进先出存储器（FIFO）缓存后由PC104总线读出。

为方便用户，本卡还提供了符合TTL电平的8路数字量输入和8路数字量输出信号通道。

2. 主要技术参数

2.1模入部分( 标*为出厂标准状态，下同 )

2.1.1输入通道数：单端16路* / 双端8路

2.1.2 输入信号范围：0～10V*；0～5V；±5V；±10V

2.1.3 输入阻抗：≥10MΩ

2.1.4 输入通道选择方式：单通道程序指定/多通道自动扫描

2.1.5 A/D转换分辩率：16位

2.1.6 A/D最高转换速率：100KHz

2.1.7 A/D采样程控频率：1KHz/5KHz/10KHz/50KHz/100KHz/外部时钟

2.1.8 A/D启动方式：程控频率触发/程控单步触发/外部TTL信号触发

2.1.9 A/D转换输出码制：单极性原码*／双极性偏移码

2.1.10 FIFO存储器容量：8K×16bit（全满）/4K×16bit（半满）

2.1.11 数据读取识别方式：FIFO半满查询/FIFO非空查询/FIFO半满中断

2.1.12 系统综合误差：≤0.02％ F.S

2.2 开关量部分

2.2.1 输入路数：8路TTL电平

2.2.2 输出路数：8路TTL电平

2.3 电源功耗： +5V(±10％)≤500mA

2.4环境要求：工作温度：10℃～40℃

相对湿度： 40％～80％

存贮温度：-55℃～+85℃

2.5 外型尺寸：长×高＝90mm×96mm

3. 工作原理

工作原理简介

PM-512高精度模入接口卡主要由高速多路模拟开关选通电路、高速高精度放大电路、高精度模数转换电路、先进先出(FIFO)缓冲存储器电路、开关量输入输出电路和接口控制逻辑电路等部分组成。

3.1 高速多路模拟开关选通电路

本电路由2片ADG408高速多路模拟开关（或同类产品）及跨接选择器KJ1、KJ2组成，用以从16路单端信号或8路双端信号中选择其中一路，送入后端的放大器电路处理。

3.2 高速高精度放大电路

本电路由4个高速高精度放大器、基准源、阻容件及跨接选择器KJ3组成，用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理，以提供模数转换电路所需要的信号。

3.3 高精度模数转换电路

本电路由高速模数转换芯片ADS7805（或AD976）及调整电位器W1、W2、和W3组成，用以将模拟信号转换为数字信号。W1用于偏移调整，W2用于零点调整，W3用于满量程增益调整。

3.4 先进先出（FIFO）缓冲存储器电路

本电路用于将A/D转换的数据结果进行缓冲存储。并相应的给出“空”，“半满”和“全满”的标志信号。用户在使用过程中可以随时根据这些标志信号的状态以单次或批量的方式读出A/D转换的结果。

3.5 开关量输入输出电路：

本卡还提供了各8路的开关量输入输出信号通道。使用中需注意对这些信号应严格符合TTL 电平规范。

3.6 接口控制逻辑电路

接口控制逻辑电路用来将PC104总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号。

4. 安装及使用注意

本卡的安装十分简便，在关电情况下，将本卡上的P1总线连接器正确的插入主机或其它功能板卡的总线连接器中并轻轻压紧。为避免两层板卡上的元器件互相接触造成不可预计的后果，应正确选用适当高度的支柱并在本卡安装完成后将其紧固。

本卡采用的模拟开关是COMS 电路，容易因静电击穿或过流造成损坏，所以在安装或用手触摸本卡时，应事先将人体所带静电荷对地放掉，同时应避免直接用手接触器件管脚，以免损坏器件。

禁止带电插拔本接口卡。本卡跨接选择器较多，使用中应严格按照说明书进行设置操作。设置接口卡开关、跨接套和安装接口带缆时均应在关电状态下进行。

当模入通道不全部使用时，应将不使用的通道就近对地短接，不要使其悬空，以避免造成通道间串扰和损坏通道。

为保证安全及采集精度，应确保系统地线（计算机及外接仪器机壳）接地良好。特别是使用双端输入方式时，为防止外界较大的共模干扰，应注意对信号线进行屏蔽处理。

5. 使用与操作

5.1主要可调整元件见图1。

图1 主要可调整元件位置图

5.2 I ／O 基地址选择：

I ／O 基地址的选择是通过DIP 开关K 1 进行的，开关拨至“OFF ”处为1，反之为0。初始地址的选择范围一般为100H ～370H 之间。用户应根据主机硬件手册给出的可用范围及是否插入其它功能卡来决定本卡的I ／O 基地址。出厂时本卡的基地址设为300H ，并从基地址开始占用连续8个地址。现举例说明见图2。

A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 4 A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 4

(a) 100H (b) 310H

图2 I ／O 基地址选择举例

5.3 输入输出插座接口定义 5.3.1 模入部分

J1为模拟信号输入插座，其信号定义见表1。用户可根据需要选择连接信号线(单端)或信号线组(双端)。为减少信号杂波串扰和保护通道开关，凡不使用的信号端应就近与模拟地短接, 这一点在小信号采样时尤其重要。

表1 J1模拟输入信号端口定义（括号内表示双端方式）

5.3.2 开关量部分

J2为开关量输入输出插座，其信号定义见表2 。

表2 J2开关量输入输出信号端口定义

ON 1 2 3 4 5 6 ON 1 2 3 4 5 6